CN114895741A - 一种输出电压调节电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输出电压调节电路，包括低通滤波模块、采样模块、第一电阻、电压反馈模块，所述低通滤波模块的输入端连接单片机的输出信号，所述低通滤波模块的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述采样模块的输入端连接输出电压，所述采样模块的输出端与所述第一电阻的第二端连接，所述电压反馈模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述电压反馈模块的输出端作为所述输出电压调节电路的输出端。本发明的输出电压调节电路，使电源输出的直流电压可调，通过设置电阻的阻值可以设定输出电压的调节范围，提高了电源的适用性。

Description

一种输出电压调节电路
技术领域
本发明涉及电源技术领域，且特别是有关于一种输出电压调节电路。
背景技术
通常情况下，用于消防设备的电源输出的直流电压为定值电压，然而，在实际使用时，各个消防设备的输入电压不总是一样，需要在电源外接电位器进行人为调节后再连接消防设备，这带来了很大的不便。
发明内容
本发明旨在提供一种输出电压调节电路，其接收单片机的输出信号，经过变换后在电路中产生电流信号来改变反馈端的电压值，并由电压反馈模块将反馈的电压值输出给后级控制模块，所述控制模块根据设定的控制逻辑输出控制信号给变换模块，从而调节所述变换模块的输出电压。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种输出电压调节电路，包括低通滤波模块、采样模块、第一电阻、电压反馈模块，所述低通滤波模块的输入端连接单片机的输出信号，所述低通滤波模块的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述采样模块的输入端连接输出电压，所述采样模块的输出端与所述第一电阻的第二端连接，所述电压反馈模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述电压反馈模块的输出端作为所述输出电压调节电路的输出端。
上述一种输出电压调节电路，还包括第二电阻、第一二极管，所述第二电阻的第一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电阻的第二端连接。
上述低通滤波模块包括运算放大器，所述运算放大器的输入正端经过第一电容接地，所述运算放大器的输入正端与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端作为所述低通滤波模块的输入端，第二电容的第一端与所述第四电阻的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输入负端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的第一电源端接地，所述运算放大器的第二电源端连接第一电源，所述运算放大器的第二电源端经过第三电容接地，所述运算放大器的输出端作为所述低通滤波模块的输出端。
上述采样模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端作为所述采样模块的输入端，所述第五电阻的第二端与第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第六电阻的第一端作为所述采样模块的输出端。
上述电压反馈模块包括稳压器，所述电压反馈模块包括稳压器，所述稳压器的反馈端作为所述电压反馈模块的输入端，第四电容和第七电阻串联后与第五电容并联，所述第五电容与所述稳压器的反馈端以及所述稳压器的阴极并联，所述稳压器的阳极接地，所述稳压器的阴极连接第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端连接光电耦合器的输入正极，所述光电耦合器的输入负极连接所述稳压器的阴极，第二电源连接第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述光电耦合器的输入正极，所述光电耦合器的第一输出端作为所述电压反馈模块的输出端，所述光电耦合器的第二输出端接地。
上述单片机输出PWM信号。
本发明还提供一种电能变换电路，包括上述的输出电压调节电路，还包括变换模块和控制模块，所述输出电压调节电路的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端连接所述变换模块的控制端，所述变换模块的输入端连接输入电压，所述变换模块的输出端为所述输出电压。
上述变换模块为一DC/DC变换模块或者一AC/DC变换模块。
有益效果，本发明的输出电压调节电路，使得电能变换电路输出的直流电压可调，通过设置电阻的阻值可以设定输出电压的调节范围，提高了电能变换电路的适用性与灵活性。
为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一种电能变换电路的框图。
图2为本发明一种输出电压调节电路第一具体实施例的电路示意图。
图3为本发明一种输出电压调节电路第二具体实施例的电路示意图。
在附图中，类似的附图标号是指相同的附图元件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出本发明一种电能变换电路的框图。如图1所示，一种电能变换电路100，包括输出电压调节电路101，所述输出电压调节电路101包括低通滤波模块1，所述低通滤波模块1的输入端接收单片机输出的PWM信号，经过低通滤波后在所述低通滤波模块1的输出端产生直流电压VDC，直流电压VDC的大小可以通过改变PWM波的占空比来调节。所述低通滤波模块1的输出端与电流信号模块2的输入端连接，所述电流信号模块2将直流电压VDC变换为一个电流信号。采样模块3的输入端与输出电压Vout连接，所述采样模块3的输出端与所述电流信号模块2的输出端连接。所述采样模块3采样输出电压Vout并且同时接收来自所述电流信号模块2的电流信号，电流信号会改变所述采样模块3输出端的电压值。电压反馈模块4的输入端与所述采样模块3的输出端连接，所述电压反馈模块4的输出端与控制模块5的输入端连接，所述电压反馈模块4将所述采样模块3输出的电压值反馈给所述控制模块5。所述控制模块5的输出端与变换模块6的控制端连接，所述变换模块6的输入端连接输入电压Vin，输出变换后的电压Vout。所述控制模块5接收来自所述电压反馈模块4的反馈信号，根据设定的控制逻辑输出控制信号给所述变换模块6，从而调节输出电压Vout的大小。
更具体地，请参考图2，图2为图1中本发明一种输出电压调节电路第一具体实施例的电路示意图。如图2所示，一种输出电压调节电路102，包括低通滤波模块1、电流信号模块2、采样模块3、电压反馈模块4。所述低通滤波模块1包括电阻R1，所述电阻R1的第一端作为所述低通滤波模块1的输入端与单片机输出的PWM信号连接，所述电阻R1的第二端与电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端连接电容C1的第一端，运算放大器A1的输入正端经过所述电容C1接地，电容C2的第一端与所述电阻R1的第二端连接，所述电容C2的第二端与所述运算放大器A1的输出端连接，所述运算放大器A1的电源端Vin1接地，电源端Vin2连接第一电源V1，所述电源端Vin2经过电容C3接地，所述运算放大器A1的输入负端连接所述运算放大器A1的输出端，所述运算放大器A1的输出端作为所述低通滤波模块1的输出端。所述低通滤波模块1的输入端接收单片机输出的PWM信号uPWM，将单片机产生的PWM信号经过低通滤波后变换为直流电压VDC并输出。
所述电流信号模块2包括电阻R3，所述电阻R3的第一端与所述低通滤波模块1的输出端连接，所述电阻R3将直流电压VDC变换为电流信号IS并输出给采样模块3。所述采样模块3包括电阻R5、电阻R6，所述电阻R5的第一端作为所述采样模块3的输入端连接输出电压Vout，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端连接，所述电阻R6的第二端接地，所述电阻R6的第一端与所述电阻R3的第二端连接，所述电阻R6的第一端为所述采样模块3的输出端。所述采样模块3的功能是采样输出端的电压Vout并且同时接收来自所述电流信号模块2的电流信号IS，将所述电阻R6两端的电压作为采样电压VS输出。
电压反馈模块4包括稳压器IC1，所述稳压器IC1的反馈端作为所述电压反馈模块4的输入端与所述采样模块3的输出端连接，电容C4和电阻R7串联后与电容C5并联用于调节所述稳压器IC1的反馈特性，所述电容C5与所述稳压器IC1的反馈端和所述稳压器IC1的阴极并联，所述稳压器IC1的阳极接地，所述稳压器IC1的阴极连接电阻R8的第一端，所述电阻R8的第二端连接光电耦合器OP的输入正极，所述电阻R8用于给所述稳压器IC1提供一个工作电流，所述光电耦合器OP的输入负极连接所述稳压器IC1的阴极，第二电源V2连接电阻R9的第一端，所述电阻R9的第二端连接所述光电耦合器OP的输入正极，所述电阻R9用来限制流过所述光电耦合器OP的电流，所述光电耦合器OP的第一输出端作为所述电压反馈模块4的输出端与后级控制模块的输入端连接，所述光电耦合器OP的第二输出端接地。所述稳压器IC1的反馈端采样所述采样模块3输出的采样电压VS并与反馈端的参考电压Vref比较，当所述采样电压VS不等于所述参考电压Vref时，所述稳压器IC1产生电流使所述光电耦合器OP导通，并且所述光电耦合器OP的光敏三极管输出控制信号给所述控制模块，所述控制模块根据设定的控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，从而调节输出电压Vout的大小。
下面继续结合图2介绍本发明第一具体实施例的工作原理。在本发明第一具体实施例中，所述输出电压Vout的设定值为42V，所述稳压器IC1的反馈端的参考电压Vref为2.5V。当输出电压Vout为42V并且高于实际需要的电压值时，单片机根据系统设定输出占空比为D、幅值为A的PWM波uPWM给所述低通滤波模块1，所述低通滤波模块1将PWM波变换为直流电压VDC，其中，VDC＝A*D并且VDC大于2.5V。由于所述采样电压VS此时等于所述参考电压Vref为2.5V并且电压VDC大于2.5V，通过所述电阻R3产生了流向所述电阻R6的第一端的电流信号Is，根据基尔霍夫电流定律可以得到，此时所述电阻R6两端的采样电压VS因为电流信号Is的流入从2.5V提高到大于2.5V，所述稳压器IC1的反馈端采样到的采样电压VS大于参考电压Vref，所述稳压器IC1会产生一个从所述稳压器IC1的阴极流向阳极的电流，所述光电耦合器OP导通，所述光电耦合器OP的光敏三极管导通并且其第一输出端输出反馈电流IFB给所述控制模块，所述控制模块根据控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，从而调节输出电压Vout降低到实际需要的电压值。
当输出电压Vout的设定值为42V且低于实际需要的电压值时，单片机根据系统设定输出占空比为D、幅值为A的PWM波uPWM给所述低通滤波模块1，所述低通滤波模块1将PWM波变换为直流电压VDC，其中，VDC＝A*D并且VDC小于2.5V。由于所述采样电压VS此时等于所述参考电压Vref为2.5V并且电压VDC小于2.5V，通过所述电阻R3产生了从所述电阻R6的第一端流出的反向的电流信号Is，根据基尔霍夫电流定律可以得到，此时所述采样电压VS因为电流信号Is的流出从2.5V降低到小于2.5V，所述稳压器IC1的反馈端采样的采样电压VS小于参考电压Vref，所述稳压器IC1会产生一个从所述稳压器IC1的阴极流向阳极的电流，所述光电耦合器OP导通，所述光电耦合器OP的光敏三极管导通并且其第一输出端输出反馈电流IFB给所述控制模块，所述控制模块根据控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，从而调节输出电压Vout升高到实际需要的电压值，所述输出电压Vout的调节范围可以通过调节所述电阻R3的阻值来设定。
图3为图1中本发明一种输出电压调节电路第二具体实施例的电路示意图。如图3所示，一种输出电压调节电路103，包括低通滤波模块1、电流信号模块2、采样模块3、电压反馈模块4。所述低通滤波模块1包括电阻R1，所述电阻R1的第一端作为所述低通滤波模块1的输入端与单片机输出的PWM信号连接，所述电阻R1的第二端与电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端连接电容C1的第一端，运算放大器A1的输入正端经过所述电容C1接地，电容C2的第一端与所述电阻R1的第二端连接，所述电容C2的第二端与所述运算放大器A1的输出端连接，所述运算放大器A1的电源端Vin1接地，电源端Vin2连接第一电源V1，所述电源端Vin2经过电容C3接地，所述运算放大器A1的输入负端连接所述运算放大器A1的输出端，所述运算放大器A1的输出端作为所述低通滤波模块1的输出端。所述低通滤波模块1的输入端接收单片机输出的PWM信号uPWM，将单片机产生的PWM信号经过低通滤波后变换为直流电压VDC并输出。
所述电流信号模块2包括第一支路21、第二支路22，电阻R3为所述第一支路21，电阻R4与二极管D1的阴极连接后为所述第二支路22，所述二极管D1的阳极与所述电阻R3的第一端连接后作为所述电流信号模块2的输入端与所述低通滤波模块1的输出端连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R3的第二端连接作为所述电流信号模块2的输出端，所述第一支路21和所述第二支路22将直流电压VDC变换为电流信号IS并输出给所述采样模块3。
所述采样模块3包括电阻R5、电阻R6，所述电阻R5的第一端作为所述采样模块3的输入端连接输出电压Vout，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端连接，所述电阻R6的第二端接地，所述电阻R6的第一端与所述电流信号模块2的输出端连接，所述电阻R6的第一端为所述采样模块3的输出端。所述采样模块3的功能是采样输出端的电压Vout并且同时接收来自所述电流信号模块2的电流信号IS，将所述电阻R6两端的电压作为采样电压VS输出。
电压反馈模块4包括稳压器IC1，所述稳压器IC1的反馈端作为所述电压反馈模块4的输入端与所述采样模块3的输出端连接，电容C4和电阻R7串联后与电容C5并联用于调节所述稳压器IC1的反馈特性，所述电容C5与所述稳压器IC1的反馈端和所述稳压器IC1的阴极并联，所述稳压器IC1的阳极接地，所述稳压器IC1的阴极连接电阻R8的第一端，所述电阻R8的第二端连接光电耦合器OP的输入正极，所述电阻R8用于给所述稳压器IC1提供一个工作电流，所述光电耦合器OP的输入负极连接所述稳压器IC1的阴极，第二电源V2连接电阻R9的第一端，所述电阻R9的第二端连接所述光电耦合器OP的输入正极，所述电阻R9用来限制流过所述光电耦合器OP的电流，所述光电耦合器OP的第一输出端作为所述电压反馈模块4的输出端与后级控制模块的输入端连接，所述光电耦合器OP的第二输出端接地。所述稳压器IC1的反馈端采样所述采样模块3输出的采样电压VS并与反馈端的参考电压Vref比较，当所述采样电压VS不等于所述参考电压Vref时，所述稳压器IC1产生电流使所述光电耦合器OP导通，并且所述光电耦合器OP的光敏三极管输出控制信号给所述控制模块，所述控制模块根据设定的控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，从而调节输出电压Vout的大小。
下面继续结合图3介绍本发明第二具体实施例的工作原理。在本发明第二具体实施例中，所述输出电压Vout的设定值为42V，所述稳压器IC1的反馈端的参考电压Vref为2.5V。当输出电压Vout为42V并且高于实际需要的电压值时，单片机根据系统设定输出占空比为D、幅值为A的PWM波uPWM给所述低通滤波模块1，所述低通滤波模块1将PWM波变换为直流电压VDC，其中，VDC＝A*D并且VDC大于2.5V。由于所述采样电压VS此时等于所述参考电压Vref为2.5V并且电压VDC大于2.5V，通过所述第一支路21与所述第二支路22产生了流向所述电阻R6的第一端的电流信号IS，其中，通过所述第一支路21的电流信号为IS1，通过所述第二支路22的电流信号为IS2，根据基尔霍夫电流定律可以得到，此时所述电阻R6两端的采样电压VS因为电流信号IS的流入从2.5V提高到大于2.5V，所述稳压器IC1的反馈端采样到的采样电压VS大于参考电压Vref，所述稳压器IC1会产生一个从所述稳压器IC1的阴极流向阳极的电流，所述光电耦合器OP导通，所述光电耦合器OP的光敏三极管导通并且其第一输出端输出反馈电流IFB给所述控制模块，所述控制模块根据控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，调节输出电压Vout降低到实际需要的电压值。
当输出电压Vout为42V且低于实际需要的电压值时，单片机根据系统设定输出占空比为D、幅值为A的PWM波uPWM给所述低通滤波模块1，所述低通滤波模块1将PWM波变换为直流电压VDC，其中，VDC＝A*D并且VDC小于2.5V。由于所述采样电压VS此时等于所述参考电压Vref为2.5V并且电压VDC小于2.5V，此时所述第二支路22中的所述二极管D1截止，没有电流流过所述第二支路22，电流信号IS2为0，通过所述第一支路21产生了从所述电阻R6的第一端流出的反向的电流信号IS1，并且IS等于IS1。根据基尔霍夫电流定律可以得到，此时所述采样电压VS因为电流信号Is的流出从2.5V降低到小于2.5V，所述稳压器IC1的反馈端采样的采样电压VS小于参考电压Vref，所述稳压器IC1会产生一个从所述稳压器IC1的阴极流向阳极的电流，所述光电耦合器OP导通，所述光电耦合器OP的光敏三极管导通并且其第一输出端输出反馈电流IFB给所述控制模块，所述控制模块根据控制逻辑输出控制信号给所述变换模块，从而调节输出电压Vout升高到实际需要的电压值。所述输出电压Vout的调节范围可以通过调节所述电阻R3、所述电阻R4的阻值来设定，在所述二极管D1的作用下，所述输出电压Vout上升或者下降的调节范围更灵活。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种输出电压调节电路，其特征在于，包括低通滤波模块、采样模块、第一电阻、电压反馈模块，所述低通滤波模块的输入端连接单片机的输出信号，所述低通滤波模块的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述采样模块的输入端连接输出电压，所述采样模块的输出端与所述第一电阻的第二端连接，所述电压反馈模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述电压反馈模块的输出端作为所述输出电压调节电路的输出端。
2.如权利要求1所述一种输出电压调节电路，其特征在于，还包括第二电阻、第一二极管，所述第二电阻的第一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电阻的第二端连接。
3.如权利要求1所述一种输出电压调节电路，其特征在于，所述低通滤波模块包括运算放大器，所述运算放大器的输入正端经过第一电容接地，所述运算放大器的输入正端与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端作为所述低通滤波模块的输入端，第二电容的第一端与所述第四电阻的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输入负端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的第一电源端接地，所述运算放大器的第二电源端连接第一电源，所述运算放大器的第二电源端经过第三电容接地，所述运算放大器的输出端作为所述低通滤波模块的输出端。
4.如权利要求3所述一种输出电压调节电路，其特征在于，所述采样模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端作为所述采样模块的输入端，所述第五电阻的第二端与第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第六电阻的第一端作为所述采样模块的输出端。
5.如权利要求4所述一种输出电压调节电路，其特征在于，所述电压反馈模块包括稳压器，所述稳压器的反馈端作为所述电压反馈模块的输入端，第四电容和第七电阻串联后与第五电容并联，所述第五电容与所述稳压器的反馈端以及所述稳压器的阴极并联，所述稳压器的阳极接地，所述稳压器的阴极连接第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端连接光电耦合器的输入正极，所述光电耦合器的输入负极连接所述稳压器的阴极，第二电源连接第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述光电耦合器的输入正极，所述光电耦合器的第一输出端作为所述电压反馈模块的输出端，所述光电耦合器的第二输出端接地。
6.如权利要求1所述一种输出电压调节电路，其特征在于，所述单片机输出PWM信号。
7.一种电能变换电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述输出电压调节电路，还包括变换模块和控制模块，所述输出电压调节电路的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端连接所述变换模块的控制端，所述变换模块的输入端连接输入电压，所述变换模块的输出端为所述输出电压。
8.如权利要求7所述一种电能变换电路，其特征在于，所述变换模块为一DC/DC变换模块或者一AC/DC变换模块。
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